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(In Japanese)ナノ炭素材料膜の製造方法と装置 NEW_EN commons meetings

Patent code P190016442
File No. (2017000348)
Posted date Oct 28, 2019
Application number P2018-549104
Date of filing Nov 6, 2017
International application number JP2017039997
International publication number WO2018084297
Date of international filing Nov 6, 2017
Date of international publication May 11, 2018
Priority data
  • P2016-216977 (Nov 7, 2016) JP
Inventor
  • (In Japanese)神▲徳▼ 啓邦
  • (In Japanese)木原 秀元
  • (In Japanese)松澤 洋子
  • (In Japanese)吉田 勝
  • (In Japanese)佐藤 正健
  • (In Japanese)中住 友香
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人産業技術総合研究所
Title (In Japanese)ナノ炭素材料膜の製造方法と装置 NEW_EN commons meetings
Abstract (In Japanese)分散剤を含まないナノ炭素材料の製膜において、簡便な方法で、残存する分散剤や不純物の少ないナノ炭素膜を得ることが可能な製造方法とそのための製造装置を提供することを目的とするものであって、光応答性分散剤により分散されたナノ炭素材料を含有する分散液を基材表面に接触させた状態で、前記光応答性分散剤の光応答を誘起する波長の光を照射して、前記分散液と接する基材表面上にナノ炭素材料の膜を形成する。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

カーボンナノチューブ(CNT)やグラフェンに代表されるようなナノ炭素材料は、ナノテクノロジーの新素材として近年注目を集めている。なかでも、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は、シンプルな構造と特異な物理化学的性質により、種々の分野への応用が期待されている。
今後、ナノ炭素材料を、産業上の様々な用途に有効に使用するためには、均質な膜に製膜することが必須の課題である。

ナノ炭素材料を用いた膜の製膜方法としては、分散剤を用いて水や有機溶媒中にナノ炭素材料を分散させた分散液とし、その分散液を基板上に塗布した後、乾燥させて膜とする方法が一般的である。
しかしながら、このようにして得られた膜には分散剤が残存しており、この残存した分散剤は、得られた材料の電気的な特性の低下を引き起こす。そのため、分散剤を除去する技術、または分散剤を含まない製膜技術が必要である。

このような分散剤を含まないナノ炭素膜作製の取り組みとしては、製膜後に分散剤を除去する方法と、分散剤を用いない製膜方法等が報告されている。
前者の例としては、例えば、分散剤を含有するCNT分散液を用いて製膜した後、分散剤を溶解しうる溶媒で洗浄することにより除去する方法(特許文献1、2)や、熱分解によって気化・液化する分散剤を用いてCNTを製膜後、加熱することにより該分散剤を焼成して除去する方法(特許文献3)、或いは、セルロース誘導体からなる分散剤を用いてCNTを製膜後、キセノンフラッシュ光によって該分散剤を光焼成して除去する方法(特許文献4)等の方法等がある。
また、本出願人は、先行特許として、光応答性の分散剤を用いてナノ炭素材料を製膜後、光照射と洗浄を行うことによって分散剤の除去をおこなう方法を報告している(特許文献5)。

後者の例としては、合成したCNTの膜をフィルタ上に形成した後、該膜を基材上に転写して製膜する方法(特許文献6)或いは合成したCNTを直接基板に製膜させる方法(特許文献7)や、希薄なCNT分散液から、インクジェット法によって製膜する方法(非特許文献1)等が報告されている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、カーボンナノチューブ(CNT)を代表とするナノ炭素材料の膜の製造方法、特に光応答性分散剤により分散されたナノ炭素材料を含有する分散液を用いたナノ炭素材料膜の製造方法、及び該方法に用いる装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
光応答性分散剤により分散されたナノ炭素材料を含有する分散液を基材表面に接触させた状態で、該分散液に前記光応答性分散剤の光応答を誘起する波長の光を照射して、前記分散液と接する基材表面上にナノ炭素材料の膜を形成することを特徴とするナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項2】
 
前記光応答性分散剤が、光に応答してナノ炭素材料から着脱することで分散性を制御することができる光応答性化合物であることを特徴とする請求項1に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項3】
 
前記ナノ炭素材料が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、カーボンブラック、又はグラフェンであることを特徴とする請求項1又は2に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項4】
 
前記基材が、石英ガラス、一般ガラス、シランカップリング剤等を用いて表面処理を施したガラス、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化リチウム、シリコンカーバイド、サファイア、アルミナ、水晶、ダイヤモンド、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、シリコン樹脂、又はフッ素樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項5】
 
前記基材が、平面又は曲面状の形状である、或いは、表面に微細な凹凸構造を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項6】
 
前記基材が、前記分散液を保持乃至収納しうる形状を有することを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項7】
 
前記光応答を誘起する光の波長が、200~600nmであることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項8】
 
前記の照射する光を、所定パターンを有する露光マスクを介して入射させることにより、限定された光照射領域に膜を形成することを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項9】
 
前記の照射する光の入射領域を、光源または分散液の接した基板を移動させることにより動かし、移動中に光が照射された領域にナノ炭素材料膜を形成することを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項10】
 
前記の照射する光が2光束以上の光束のレーザー光であって、前記基材の前記分散液が接触した面側で交差する状態にして、光の干渉による空間的な光強度パターンを形成し、光強度パターン形状に対応した領域にナノ炭素材料膜を形成することを特徴とする請求項1~9のいずれか1項に記載のナノ炭素材料膜の製造方法。

【請求項11】
 
基材表面上にナノ炭素材料の膜を形成する装置であって、
光応答性分散剤により分散されたナノ炭素材料を含有する分散液を前記基材表面に保持乃至収容する機構と、前記分散液に前記光応答性分散剤の光応答を誘起する波長の光を照射する機構とを備えることを特徴とするナノ炭素材料膜製造装置。

【請求項12】
 
前記光を照射する機構が、露光用マスク、照射領域の走査機構、又は光学干渉計からなる照射光強度の分布パターン形成機構の少なくともいずれか1つを備えることを特徴とする請求項11に記載にナノ炭素材料膜製造装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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State of application right Published
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